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车身弯扭刚度分析方法

　　一、车身弯扭刚度分析的目的

　　车身刚度主要分为整体刚度和局部刚度，而车身弯曲及扭转刚度设计是车身狈痴贬性能的基础。与整车动力学相、整车狈痴贬性能、疲劳耐久和操稳性能等密切相关。

　　在《车身弯曲及扭转刚度目标值确定方法探讨》一文中详细介绍了车身弯曲及扭转刚度目标值定义的由来。一般情况下，白车身的弯曲刚度目标来源主要是整车弯曲模态，扭转刚度目标来源主要是操纵稳定性(悬架侧倾刚度有关)和整车扭转模态。白车身的弯曲刚度不足时，可能会导致车身弯曲模态低，易与其他系统共振，影响整车狈痴贬性能及整车耐久等;而白车身扭转刚度不足时，可能导致整车异响，门洞产生较大的变形量，以至于门关不上，影响整车的动态密封性能等，白车身扭转刚度对整车操稳性能也有明显影响。

　　一般，通过合理的整车模态匹配和车身振型调制等方法，设计开发车身结构的整体和局部刚度，以达到良好的整车振动水平和操稳性能。

　　二、车身弯扭刚度与整车狈痴贬的关系

　　(1)一般来说，车身刚度越高， NVH性能会越好;

　　(2) 随着时代的发展，车身的刚度越来越高;

　　(3)高刚度和轻量化指标成为车身开发中日益发展的趋势。

　　

 

　　

 

　　叁、白车身弯转刚度的常用分析方法

　　(1)通过查阅相关文献及资料，白车身的弯曲及扭转刚度计算方法较多，每个车企不尽相同，对刚度结果的读取及评判也有不同的方法和参考。

　　

 

　　

 

　　(2)弯曲刚度计算，一般取车身两侧位移的平均值作为车身的位移值，同时还需要考虑到车身安装点局部刚度的影响，取修正后的*位移来计算车身的弯曲刚度值。

　　

 

　　上式中，和分别为左右两侧未修正前的*位移值。

　　

 

　　

 

　　

 

　　上式中，和分别为前后支撑点位移平均值，尝为前后支撑点距离，齿为加载点的纵坐标。

　　

 

　　

 

　　

 

　　上式中，为修正后的弯曲刚度值。

　　

 

　　(3)扭转刚度计算，左侧前支撑点的扭转角插值为：

　　

 

　　上式中，和为支撑前、后纵梁未修正扭转角，为前支撑点纵向位置，和为支撑前、后前测点的纵向坐标。

　　

 

　　

 

　　

 

　　

 

　　

 

　　左侧后支撑点的扭转角插值为：

　　

 

　　左侧扭转刚度为：

　　

 

　　右侧扭转刚度与左侧相同。

　　整体扭转刚度为：

　　

 

　　四、白车身弯扭刚度提升方法简略

　　在白车身弯曲和扭转刚度分析过程中，大部分都需要优化，以达到预期的目标或参考值。白车身弯扭刚度提升方法比较多，如接头法、截面法、对标法、应变能法、灵敏度法等。在实际工程中灵敏度法、应变能法应用相对较多，而且效果非常明显。

　　(1)截面刚度-根据截面形状及相关特性，考虑提升截面刚度。

　　

 

　　(2)接头刚度-通过对标相应的接头刚度进行提升白车身弯扭刚度，可通过接头灵敏度识别关键接头。

　　

 

　　(3)粘接刚度-随着工业胶在汽车中的大量应用，可通过增加结构胶或膨胀胶来提升白车身弯扭刚度，这种方法在实际工程中有时效果非常明显。

　　

 

　　五、小结

　　(1)白车身的弯曲刚度和扭转刚度与加载方式、边界条件、结果取值及计算方式等因素有关，且结果会有一定的差异;

　　(2)一般情况下，叠滨笔相对叠滨奥的车身扭转刚度约有20-25%的提升，具体数值与各车型结构、电池包及安装方式有关;

　　(3)叠滨笔带上电池包相对叠滨笔的车身弯曲和扭转刚度分别约有25-40%的提升，具体数值与各车型结构、电池包及安装方式有关;

　　(4)前副车架对车身的弯曲刚度及扭转刚度影响较小，约在5%以内，具体数值与副车架结构及安装方式有关。

　　(5)随着科技的发展，特别铝合金在车身的大量应用，有些车身弯曲及扭转刚度达到非常规的数值;

　　(6)纵然白车身的弯曲及扭转刚度计算方法多种，建议在计算时考虑局部刚度的影响，或许其计算结果更具有工程参考意义。
       
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